小林康之 熊倉一英 赤坂哲也 牧本俊樹
機能物質科学研究部
窒化物半導体は、様々なデバイス応用を有する材料であり、幅広く研究されている。窒化物半導体における一つの実用的な目標は、十分な品質の窒化物半導体を直接成長することが困難な、大面積、フレキシブル、また低価格な基板上に、窒化物半導体デバイスを実現することである。いくつかの方法が、窒化物半導体デバイスを一つの基板から他の基板へ転写するために研究されているが、既存の方法は幾つかの重大なデメリットを有している。今回我々は、六方晶窒化ホウ素(h-BN)がGaN系デバイス構造を別の基板に機械的に転写可能なリリース層を形成できることを実証した[1]。
図1の写真は、他のサファイア基板に接着している接合シート（この場合はインジウムシート）上の、約2 cm平方の大きさの転写されたAlGaN/GaNヘテロ構造である。AlGaNが透明であるため、インジウムシートの表面が見えている。転写面積の大きさは、接合シートの大きさにより制御することができる。インジウムシートからはみ出した部分が明瞭に観察でき、AlGaN/GaNヘテロ構造が元のサファイア基板から機械的にリリースされたことを示している。クラックがない領域は、最大約1
cm平方の大きさで観測され、h-BNを用いた機械的なリリースプロセスが最小のクラック形成で行えることを示している。次に、室温における転写された多重量子井戸(MQW)発光ダイオード(LED)からの電流注入発光について述べる。比較のために、同じMQW
LED 構造をサファイア基板上の典型的な低温AlNバッファ層上に成長し、従来のMQW LEDをリフトオフなしで作製した。転写されたLEDは明瞭な整流特性を示した。転写されたMQW
LEDからの電流注入発光強度は、同じ電流において、低温AlNバッファ層上の従来のLEDからの電流注入強度と同程度か高い強度を示した。従来のLEDと転写されたLEDの電流注入発光強度が同程度であるということは、転写された後もMQWが転写前の元の品質を保持していることを示している。我々はさらに縦型LEDを転写することに成功した。この縦型LEDは室温で青色発光を示した（図2）。
我々が報告した本手法は、様々な窒化物半導体デバイスを大面積、フレキシブル、または
低価格な基板に転写することへの道を切り開くものである。
[1] Y. Kobayashi, K. Kumakura, T. Akasaka, and T. Makimoto, Nature 484 (2012) 223.
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